[科普中國]-細胞衰老

細胞衰老（cell aging）是指細胞在執(zhí)行生命活動過程中，隨著時間的推移，細胞增殖與分化能力和生理功能逐漸發(fā)生衰退的變化過程。細胞的生命歷程都要經(jīng)過未分化、分化、生長、成熟、衰老和死亡幾個階段。衰老死亡的細胞被機體的免疫系統(tǒng)清除，同時新生的細胞也不斷從相應的組織器官生成，以彌補衰老死亡的細胞。細胞衰老死亡與新生細胞生長的動態(tài)平衡時維持機體正常生命活動的基礎。

相關(guān)背景細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，也是生物體衰老基本單位。細胞衰老在形態(tài)學上表現(xiàn)為細胞結(jié)構(gòu)的退行性變，如在細胞核，核膜凹陷，最終導致核膜崩解，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，超二倍體和異常多倍體的細胞數(shù)目增加；細胞膜脆性增加選擇性通透能力下降，膜受體種類、數(shù)目和對配體的敏感性等發(fā)生變化；脂褐素在細胞內(nèi)堆積，多種細胞器和細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生退行性變。細胞衰老在生理學上的表現(xiàn)為功能衰退與代謝低下，如細胞周期停滯，細胞復制能力喪失，對促有絲分裂刺激的反應性減弱，對促凋亡因素的反應性改變；細胞內(nèi)酶活性中心被氧化，酶活性降低，蛋白質(zhì)合成下降等。

衰老機制氧自由基學說認為細胞衰老是機體代謝產(chǎn)生的氧自由基對細胞損傷的積累。端粒學說提出細胞染色體端粒縮短的衰老生物鐘理論，認為細胞染色體末端特殊結(jié)構(gòu)-端粒的長度決定了細胞的壽命。DNA損傷衰老學說認為細胞衰老是DNA損傷的積累?；蛩ダ蠈W說認為細胞衰老受衰老相關(guān)基因的調(diào)控。分子交聯(lián)學說則認為生物大分子之間形成交聯(lián)導致細胞衰老，也有學者認為，脂褐素蓄積、糖基化反應以及細胞在蛋白質(zhì)合成中難免發(fā)生的誤差等因素導致細胞衰老。

細胞衰老和機體衰老是兩個不同的概念，但兩者有密切關(guān)系。機體衰老的基礎是構(gòu)成機體的細胞在整體、系統(tǒng)或器官水平的衰老，但不等于構(gòu)成機體的所有細胞都發(fā)生了衰老。正常生命活動中細胞衰老死亡與新生細胞生長更替是新陳代謝的必然規(guī)律，也避免了組織結(jié)構(gòu)退化和衰老細胞的堆積，使機體延緩了整體衰老。不同種類的細胞其壽命和更新時間有很大的差別，如成熟粒細胞的壽命僅為10余小時，紅細胞壽命約為4個月，胃腸道的上皮細胞每周需要更新1次，胰腺上皮細胞的更新約需要50天，而皮膚表皮細胞的更新則大約需要1~2個月。由此可見細胞的壽命總是比人的壽命短很多。發(fā)育生物學理論認為，哺乳動物自然壽命約為其生長發(fā)育期的5~7倍。由此推論，人類完成生長發(fā)育約在20~22周歲，自然壽命應是100~150歲，但事實上大多數(shù)人都很難達到這個理論壽命。細胞衰老是機體衰老和死亡的基礎。雖然，自然衰老不是疾病，但它與許多老年性疾病關(guān)系緊密。隨著年齡增長，衰老機體在應激和損傷狀態(tài)下，保持和恢復體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的能力下降，因此罹患心血管疾病、惡性腫瘤、糖尿病、自身免疫疾病和老年性癡呆等幾率增大。人們往往把老年性疾病認為是衰老的必然結(jié)果，這是不夠準確的，應該強調(diào)生理學衰老與病理性衰老有本質(zhì)區(qū)別。生理性衰老是一個緩慢過程，生理性衰老者基本上能夠老而無疾，老而不衰，甚至老當益壯。病理性衰老是指常年身體虛弱，疾病纏身，疾病促使機體加速老化。然而，當前人們對衰老生物學機制的認識尚淺，無論是生理性衰老，還是病理性衰老都是以機體細胞總體水平的衰老為基礎，要闡明機體衰老的機制必須從研究細胞衰老的機制開始。盡管衰老死亡是不可避免的自然規(guī)律，但延緩衰老，尤其是努力避免病理性衰老卻是可以做到的。據(jù)報道，2050年全球60歲以上老年人達到20億，大約為總?cè)丝诘?0~30%。面臨人口老化進程加快和人口壽命普遍提高的趨勢，保障老年人享有良好的健康和較高的生活質(zhì)量已成為社會科學和生命科學共同關(guān)注的重大問題。因此，開展衰老生物學和延緩衰老的研究具有重要的科學意義和社會價值。

參考資料王亞平. 細胞衰老的特征性變化及其分子機制. 楊恬 主編. 醫(yī)學細胞生物學. 第3版，北京:人民衛(wèi)生出版社，2014，p231-247.

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

姜宗來 - 教授 - 上海交通大學生命科學與技術(shù)學院